Лекция ИИ61 (1050251), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Как уже обсуждалось ранее, перед рентгенологами постоянно стоит задача нахождения компромисса между улучшением качества изображения и снижением дозы рентгеновского облучения. Существует ряд способов уменьшения дозовых нагрузок: ограничение поперечного сечения рабочего пучка излучения в зависимости от размеров исследуемой грудной клетки; уменьшение мощности рассеянного излучения на выходе рабочего пучка из кожуха рентгеновской трубки; экранировка гонад с помощью просвинцованных резиновых экранов и т.п. Правильный выбор режима работы аппарата, в частности, увеличение напряжения на рентгеновской трубке при рентгеноскопии и рентгенографии (при этом значительно снижается мощность экспозиционной дозы при рентгенографии и сокращается время экспозиции при рентгеноскопии).

§3. Применение радиоизотопной диагностики. Лучевая терапия.

М
едицинские применения радионуклидов можно представить двумя группами:

1 - диагностические и исследовательские цели;

2

Рис.2.4. Схема аппарата пятого

поколения для компьютерной

томографии.

- биологическое действие с лечебной целью, включая бактерицидное действие.

Метод меченых атомов: в организм вводят радиоизотопы и определяют их местоположение и активность в органах и тканях. Например, по скорости увеличения концентрации радиоактивного йода ( или ) можно сделать вывод о состоянии щитовидной железы, а при раке щитовидной железы определить расположение её метастаз.

Применяя радиоактивные индикаторы, можно проследить за обменом веществ в организме, измерить объем жидкостей и крови.

В живой организм радиоактивные атомы вводят в таком небольшом количестве, чтобы ни они, ни продукты их распада не оказывали вреда организму.

Для обнаружения распределения радионуклидов в разных органах используют гамма-топограф (сцинтиграф), который автоматически регистрирует интенсивность излучения радиоактивного препарата. Это сканирующий счетчик, который постепенно проходит большие участки над телом больного. Регистрация излучения фиксируется, например, штриховой отметкой на бумаге. Это дает сравнительно грубое распределение ионизирующего излучения в органах. Более детальные сведения можно получить методом авторадиографии. На исследуемый объект наносится слой чувствительной фотопленки, в которой оставляют след содержащиеся в объекте радионуклиды. Полученный снимок называют радиоавтографом или авторадиограммой.

-терапия. Гамма-установка состоит из источника, обычно ⁶⁰Co, и защитного контейнера вокруг источника; больной размещается на столе. Применение -излучения высокой энергии позволяет разрушать глубоко расположенные опухоли, при этом приповерхностно расположенные органы и ткани подвергаются меньшему губительному воздействию.

-терапия. -частицы поглощаются даже небольшим слоем воздуха, поэтому необходим непосредственный контакт источника -частиц с организмом или их введение внутрь организма. Характерным примером является радоновая терапия: минеральные воды, содержащие и его дочерние продукты, используются для воздействия на кожу (ванны), органы пищеварения (питьё), органы дыхания (ингаляции).

Другой прием: в опухоль предварительно вводят элементы, ядра которых под действием нейтронов вызывают ядерную реакцию с образованием -частиц. Например, или . Таким образом, -частицы и ядра отдачи образуются прямо внутри органа, на который они должны оказывать разрушительное воздействие.

При облучении организма ИИ при лучевой терапии в участках тканей, находящихся на разных глубинах, поглотится разная величина энергии, поэтому поглощенная доза (D_П) для этих глубин будет разная. Для излучения с малой энергией фотона распределение D_П по глубине будет определяться экспоненциальным законом Бера ослабления интенсивности излучения. Жёсткое излучение вызывает эффект вторичной ионизации, а это повышает локальное выделение энергии на глубинах, где возникает вторичная ионизация. Такие эффекты могут приводить к появлению на некоторых характерных глубинах максимума поглощенной дозы D_П. Чем выше энергия фотона, тем глубже сдвигается максимум. При лечении опухолей подбором жёсткости излучения достигают выделения максимальной энергии в местах очага (рис.2.5).

Рис. 2.5. Распределение поглощенной энергии в тканях организма при действии разных видов излучения: а – РИ 0,2 МэВ; б – тормозное излучение 25 МэВ; в – поток протонов 160 МэВ. По оси абсцисс – поглощенная доза, нормированная на экспозиционную дозу.

Как средство лучевой терапии, используются и ускорители заряженных частиц. Именно:

1) используют тормозное РИ, возникающее при торможении электронов, ускоренных бетатроном. Энергия фотона тормозного излучения порядка нескольких десятков МэВ, что оказывается более эффективным, чем ‑терапия.

2) используют прямое действие ускоренных частиц: электронов, протонов. Заряженные частицы наибольшую ионизацию производят перед остановкой. Поэтому при попадании пучка заряженных частиц в биологический объект извне наибольшее воздействие будет оказано не на поверхностные слои, а на опухолевые ткани, расположенные в глубине организма. Поверхностные слои при этом повреждаются минимально. В этом случае может быть использован как ускоритель электронов (бетатрон, синхротрон), так и ускоритель тяжелых частиц (синхрофазотрон).

Следует, однако, отметить, что использование в терапевтических целях ускорителей заряженных частиц при всех их несомненных достоинствах является крайне дорогостоящим методом лечения и уже поэтому не может рекомендоваться к широкой медицинской практике.

§4. Применение позитронной эмиссионной томографиит (ПЭТ)

ПЭТ основана на явлении распада позитрона на 2 -кванта с энергией 511 кэВ каждый, разлетающихся примерно под углом 180 друг к другу. Наиболее эффективный метод прижизненной визуализации распределения излучающих позитроны радиофармпрепаратов – это расположение вокруг пациента большого числа раздельных сцинтилляторных приемников, причем каждые приемник подключается к электронной схеме, регистрации двойных совпадений с расположенным напротив (с другой стороны пациента) приемником. При этом можно определить линию, на которой происходит аннигиляция. Наибольшее применение ПЭТ находит для неврологических исследований и изучения процессов метаболизма головного мозга, поэтому большинство систем рассчитано для томографии черепа и имеют небольшой диаметр кольца рабочей зоны. Пространственное разрешение в реконструированном изображении составляет 6 мм, при толщине сечения 6,3 мм.

§5. Применение рентгеновских и -лазеров.

Рентгеновские и -лазеры позволяют получить высокую яркость источников, монохроматичность, коллимированность, когерентность и времена экспозиции от 0,1 до нескольких миллисекунд. Это даёт улучшение чувствительности и разрешения в компьютерной томографии и рентгеновской флюроскопии.

Дифференциальное поглощение может использоваться для улучшения контраста при количественном изучении распределения тяжёлых элементов в различных живых органах.

Рентгеновская дифракция при больших интенсивностях может оказаться полезной для изучения физиологии и контроля мышечных сокращений.

Особую роль рентгеновские лазеры играют в рентгеновской микроскопии. Они могут помочь в ответах на следующие вопросы:

а) каково расположение растворённых ферментов в цитоплазме, т.е. являются ли они свободно плавающими или связаны с цитоскелетом?

б) присутствуют ли белковые агрегированные структуры в живых клетках?

в) каким образом цитоскелетон организует структуру липидных мембран?

Временнóе разрешение на уровне долей миллисекунды позволяет визуализировать морфологию клетки и реорганизацию цитоскелетона во время деления. Благодаря когерентности излучения рентгеновских лазеров с их помощью можно получать трёхмерные голографические изображения с пространственным разрешением 500 Å, например, структуры цитоскелетона. Излучение рентгеновского лазера можно сфокусировать до 500-1000 Å (размеры вирусов, молекул ДНК, РНК составляют примерно 100 Å).

Таким образом, рентгеновские лазеры позволяют изучать клетку с высоким пространственным разрешением и в живом виде. Эта уникальная возможность присуща большинству методов лазерной диагностики, хотя для массовых применений рентгеновские и гамма-лазеры трудно рекомендовать по причине, аналогичной ускорителям (см. 3).

Характеристики

Список файлов лекций